多級放大電路

# 電子技術學習指導與習題解答4646第3章多級放大電路3.1學習要求（1）了解多級放大電路的概念，掌握兩級阻容耦合放大電路的分析方法。（2）了解差動放大電路的工作原理及差模信號和共模信號的概念。（3）理解基本互補對稱功率放大電路的工作原理。（4）了解集成運算放大器的基本組成、特點以及各主要參數的意義。（5）理解集成運算放大器的電壓傳輸特性和理想化的主要條件。（6）掌握集成運算放大器線性應用和非線性應用的基本條件和分析依據。（7）理解反饋的概念，了解反饋的類型和負反饋對放大電路性能的影響。3.2學習指導本章重點：（1）多級放大電路的分析方法。（2）差動放大電路的工作原理及分析方法。（3）集成運算放大器的電壓傳輸特性和理想化的主要條件。（4）集成運算放大器線性應用和非線性應用的基本條件和分析依據。（5）負反饋對放大電路性能的影響。本章難點：（1）多級放大電路電壓放大倍數的計算。（2）差動放大電路的工作原理及分析方法。（3）反饋的極性與類型的判斷。本章考點：（1）阻容耦合多級放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析計算。（2）簡單差動放大電路的分析計算。（3）集成運算放大器線性應用和非線性應用的基本條件和分析依據。（4）負反饋極性與類型的判斷。（5）負反饋對放大電路性能的影響。

3.2.1多級放大電路的耦合方式1．阻容耦合各級之間通過耦合電容和下一級的輸入電阻連接。優(yōu)點是各級靜態(tài)工作點互不影響，可單獨調整、計算，且不存在零點漂移問題；缺點是不能用來放大變化很緩慢的信號和直流分量變化的信號，且不能在集成電路中采用阻容耦合方式。靜態(tài)分析：各級分別計算。動態(tài)分析：一般采用微變等效電路法。兩級阻容耦合放大電路的電壓放大倍數為：；UU.UA=-ro=-i^-o^=AA

uUUUu1u2

iio1其中R其中RL1=ri2多級放大電路的輸入電阻就是第一級的輸入電阻，輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。2．直接耦合各級之間直接用導線連接。優(yōu)點是可放大變化很緩慢的信號和直流分量變化的信號時，且適宜于集成；缺點是各級靜態(tài)工作點互相影響，且存在零點漂移問題，即當u=0時u豐0(有靜態(tài)電位)。引起零點漂移的原因主要是三極管參數(/「BQ，i o CBOUBE,B)隨溫度的變化，電源電壓的波動，電路元件參數的變化等。3.2.2差動放大電路．電路組成和工作原理差動放大電路由完全相同的兩個單管放大電路組成，兩個晶體管特性一致，兩側電路參數對稱，是抑制直接耦合放大電路零點漂移的最有效電路。．信號輸入(1)共模輸入。兩個輸入信號的大小相等、極性相同，即u=u=u。在共模i1i2ic輸入信號作用下，電路的輸出電壓u=0,共模電壓放大倍數A=0。oc(2)差模輸入。兩個輸入信號的大小相等、極性相反，即u=-u=1u。在i1i22id共模輸入信號作用下，電路的輸出電壓u=2u,差模電壓放大倍數A=A。oo1 dd1(3)比較輸入。兩個輸入信號大小不等、極性可相同或相反，即uwu,可分i1i2解為共模信號和差模信號的組合，即：

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"U =U +Uic id\o"CurrentDocument"U =U -Uic id式中uic式中uic為共模信號\o"CurrentDocument"1/ I 、\o"CurrentDocument"u - - (u + u )ic 2 i1 i21, 、\o"CurrentDocument"u - - (u - u )id 2 i1 i2輸出電壓為：輸出電壓為：u =Au +Auo1 cic didu =Au -Auo2 cic didu=u一u=2Au=A(u 一u)oo1o2diddi1i23．共模抑制比共模抑制比是衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力的重要指標，定義為Ad與Ac之比的絕對值，即：KCMR或用對數形式表示為：KCMR=201g提高共模抑制比的方法有：調零電位器RKCMR=201g提高共模抑制比的方法有：調零電位器RAdAcP，（dB）增大發(fā)射極電阻RE，采用恒流源。4．差動放大電路的輸入輸出方式差動放大電路有4種輸入輸出方式，如圖3.1所示。雙端輸出時差動放大電路的差模電壓放大倍數為：AduAdu o U一ui1i2r

be式中，耳二RC//與，相當于每管各帶一半負載電阻。單端輸出時差動放大電路的差模電壓放大倍數為：AdAd1叫L2AdAd1叫L2rbe1區(qū)（反相輸出）（同相輸出）式中，RL=RC//RL。rbe3.2.3互補對稱功率放大電路．對功率放大電路的基本要求（1）能向負載提供足夠大的功率，因此晶體管要工作在大信號極限運用狀態(tài)。（2）非線性失真要小，為此可采用互補對稱電路。（3）效率要高，為此可采用乙類和甲乙類工作狀態(tài)。．功率放大電路的類型（1）甲類：靜態(tài)工作點Q大致設置在交流負載線的中點，集電極靜態(tài)電流IC約為信號電流幅值的1/2，工作過程中晶體管始終處于導通狀態(tài)，非線性失真小，效率低。（2）乙類：靜態(tài)工作點Q設置在負載線與橫軸的交點上，集電極靜態(tài)電流IC=0，非線性失真大，效率高。（3）甲乙類：靜態(tài)工作點Q設置在集電極電流IC很小處，效率高于甲類工作狀態(tài)，而非線性失真也不像乙類工作狀態(tài)時那樣嚴重。（a）雙端輸入雙端輸出（b）雙端輸入單端輸出-U（a）雙端輸入雙端輸出（b）雙端輸入單端輸出-UEE（c（c）單端輸入雙端輸出（d）單端輸入單端輸出圖3.1差動放大電路的輸入輸出方式.OCL功率放大電路甲乙類OCL功率放大電路如圖3.2所示。圖中V1為NPN管，V2為PNP管，兩管特性相同。兩管的發(fā)射極相連接到負載上，基極相連作為輸入端。靜態(tài)（u=0）時，由二極管VD「VD2給V「V2發(fā)射結加適當的正向偏壓，i 1 2 12以便產生一個不大的靜態(tài)偏流，由于電路對稱，UE仍為零，負載中仍無電流流過。動態(tài)（u牛0）時，在ui的正半周V1導通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將i i 1 21正半周信號輸出給負載；在ui的負半周V2導通而V1截止，V2以射極輸出器的形式將負半周信號輸出給負載。在ui的整個周期內，V1、V2兩管輪流工作，互相補充，使負載獲得完整的信號波形。.OTL功率放大電路甲乙類OTL功率放大電路如圖3.3所示。它是用一個大容量的電容器代替OCL電路中的負電源。因電路對稱，靜態(tài)時兩個晶體管發(fā)射極連接點的電位為電源電壓的一半，由于電容C的隔直作用，負載RL中沒有電流，輸出電壓為零。動態(tài)時，在ui的正半周V1導通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將正半周信號輸出給負載，同時對電容C充電；在ui的負半周V2導通而V1截止，電容C通過V2和RL放電，V2以射極輸出器的形式將負半周信號輸出給負載，電容C在這時起到負電源的作用。為了使輸出波形對稱，必須保持電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變，因此C的容量必須足夠大。圖3.2甲乙類OCL電路i+uo+圖3.2甲乙類OCL電路i+uo+UCC圖3.3甲乙類OTL電路3LVDKvd3.2.4集成運算放大器．集成運算放大器的的特點（1）內部電路采用直接耦合，沒有電感和電容，需要時可外接。（2）用于差動放大電路的對管在同一芯片上制成，對稱性好，溫度漂移小。（3）大電阻用晶體管恒流源代替，動態(tài)電阻大，靜態(tài)壓降小。（4）二極管由晶體管構成，把發(fā)射極、基極、集電極三者適當組配使用。．集成運算放大器的組成（1）輸入級：是雙端輸入、單端輸出的差動放大電路，兩個輸入端分別為同相輸入端和反相輸入端，作用是減小零點漂移、提高輸入電阻。（2）中間級：是帶有源負載的共發(fā)射極放大電路，作用是進行電壓放大。（3）輸出級：是互補對稱射極輸出電路，作用是為了提高電路的帶負載能力。（4）偏置電路：由各種恒流源電路構成，作用是決定各級的靜態(tài)工作點。3．集成運放的理想模型集成運放的主要參數有：差模開環(huán)電壓放大倍數Ado,共模開環(huán)電壓放大倍數Aco，共模抑制比KCMR，差模輸入電阻rid，輸入失調電壓Uio，失調電壓溫度系數AUio/AT，轉換速率SR等。在分析計算集成運放的應用電路時，通常將運放的各項參數都理想化。集成運放的理想參數主要有：（1）開環(huán)電壓放大倍數A=8do（2）差模輸入電阻r=8id（3）輸出電阻r=0o（4）共模抑制比K=8CMR理想運放的符號以及運放的電壓傳輸特性u=Au=A（u-u）如圖3.4所示。odoido+一uu+uo（a）uu+uo（a）理想運放的符號（b）運放的電壓傳輸特性圖3.4理想運放的符號和電壓傳輸特性4．運放工作在線性區(qū)的分析依據引入深度負反饋時運放工作在線性區(qū)。工作在線性區(qū)的理想運放的分析依據為：（1）兩個輸入端的輸入電流為零，即［?=1=0,稱為“虛斷”。+ —（2）兩個輸入端的電位相等，即M=u,稱為“虛短"。若u=0,則u=0,+ — 十 —即反相輸入端的電位為“地”電位，稱為“虛地”。5．運放工作在非線性區(qū)的分析依據處于開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋時運放工作在非線性區(qū)。工作在非線性區(qū)的理想運放的分析依據為：u>u時u=+U，u<u時u=—U。+ —oOM+ —oOM（2）1=1=0。+—3.2.5放大電路中的負反饋1．反饋的基本概念反饋：將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部，通過某種電路（稱為反饋電路）送回到輸入回路，從而影響輸入信號的過程。正反饋：反饋信號增強輸入信號。負反饋：反饋信號削弱輸入信號。負反饋放大電路的原理框圖如圖3.5所示。放大倍數（閉環(huán)放大倍數）為：Af=Af=—o-=x1+AFi式中A=式中A='是基本放大電路的放大倍數（開環(huán)放大倍數）F=%是反饋網絡的

x

o反饋系數。xo圖xo圖3.5負反饋放大電路的原理框圖應用瞬時極性法判別反饋極性（判別是正反饋還是負反饋）的方法：（1）任意設定輸入信號的瞬時極性為正或為負（以十或一標記）。（2）沿反饋環(huán)路逐步確定反饋信號的瞬時極性。（3）根據反饋信號對輸入信號的作用（增強或削弱）確定反饋極性。晶體管、場效應管及集成運算放大器的瞬時極性如圖3.6所示。+（a）晶體管 （+（a）晶體管 （b）場效應管 （c）集成運算放大器圖3.6晶體管、場效應管及集成運算放大器的瞬時極性3.5.2負反饋的類型及其判別負反饋放大電路有電壓串聯負反饋、電壓并聯負反饋、電流串聯負反饋和電流并聯負反饋4種類型。電壓反饋和電流反饋的判別：電壓反饋的反饋信號取自輸出電壓，反饋信號與輸出電壓成正比，所以反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），則反饋信號消失；電流反饋的反饋信號取自輸出電流，反饋信號與輸出電o流成正比，所以反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路，反饋信號仍然存在。串聯反饋和并聯反饋的判別：串聯反饋的反饋信號和輸入信號以電壓串聯方式疊加，即u=u-u，以得到基本放大電路的凈輸入電壓%，所以反饋信號與輸入信號dif d加在兩個不同的輸入端；并聯反饋的反饋信號和輸入信號以電流并聯方式疊加，即i=i-i，以得到基本放大電路的凈輸入電流"，所以反饋信號與輸入信號加在同dif d一個輸入端。3．負反饋對放大電路性能的影響（1）減小放大倍數，（1）減小放大倍數，AfA1+AF1dA1dA1+AFA穩(wěn)定放大倍數，df=Af減小非線性失真。（4）展寬通頻帶。（5）改變輸入電阻和輸出電阻。對輸入電阻的影響：串聯負反饋使輸入電阻增大，并聯負反饋使輸入電阻減小。對輸出電阻的影響：電壓負反饋使輸出電阻減小，電流負反饋使輸出電阻增大。3.3習題解答3.1如圖3.7所示為兩級阻容耦合放大電路，，RB2=RB23.1如圖3.7所示為兩級阻容耦合放大電路，，RB2=RB2=10kQ，P1=B2=50，UBE1=UBE2R=R=2kQ，RC1C2 E1=0.6V。已知U=12VCC=R=2kQE2R=R'=20kB1B1R=2kQ，L求前、后級放大電路的靜態(tài)值。畫出微變等效電路。求各級電壓放大倍數求前、后級放大電路的靜態(tài)值。畫出微變等效電路。求各級電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。u1u2 u分析兩級放大電路都是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，各級電路的靜態(tài)值可分析兩級放大電路都是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，各級電路的靜態(tài)值可分別計算，動態(tài)分析時需注意第一級的負載電阻就是第二級的輸入電阻，即R=rL1i2解（1）第一級：各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。U解（1）第一級：各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。UB1IC1R B2——UR+RCCB1B2U-UB1 BE1RE110x12=4(V)20+104-0.6 =1.7(mA)2CE1第二級：IB1=CE1第二級：IB1=^C1= =0.034(mA)P1 50CC-IC1(RC1+RE1)=12-L7x(2+2)=5-2(V)UB2R' B2——UR'+R'UB2R' B2——UR'+R'CCB1B210x12=4(V)20+10IC2kIE2U-U—B2 BE2RE24-0.6 =1.7(mA)2IB2=4=17=0.034(mA)B2 50%=UCC-占RC+RE2)=12-1*(2+2)=5.2(V)(2)微變等效電路如圖3.8所示。圖3.8習題3.1解答用圖TOC\o"1-5"\h\z(3)求各級電路的電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。u1u2 u三極管V1的動態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)-26=300+(1+50)x26=1080(Q)be1 1I 1.7E1三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：r =300+(1+p)至=300+(1+50)x至=1080(Q)\o"CurrentDocument"be2 2IE2 1.7第二級輸入電阻為：r=R'//R'//r=20//10//1.08=0.93(kQ)

i2B1B2be2第一級等效負載電阻為：RL1=RC1〃r2=2〃0.93=0.63(kQ)第二級等效負載電阻為：Rf=R//R=2//2=1(kQ)L2C2L第一級電壓放大倍數為：； PR' 50x0.63。八A= 1-L1= =-30u1 r 1.08be1第二級電壓放大倍數為：- PR' 50x1 ”A——2—L2— —50u2 r 1.08be2兩級總電壓放大倍數為：A—AA—(-30)x(-50)—1500u u1u23.2在如圖3.9所示的兩級阻容耦合放大電路中，已知U=12V,R=30kCC B1TOC\o"1-5"\h\zQ,R=20kQ,R=R=4kQ,R=130kQ,R=3kQ,R=1.5kQ,B2 C1E1 B3 E2 LP=P=50,U=U=0.8V。1 2 BE1BE2(1)求前、后級放大電路的靜態(tài)值。(2)畫出微變等效電路。(3)求各級電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。u1u2 u(4)后級采用射極輸出器有何好處？分析第一級放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，第二級放大電路是射極輸出器。射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)定，增強帶負載能力。解(解(1)各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。第一級：UB1R2RUB1R2RB1+RB2UCC20 x12=4.8(V)30+20IC1IC1U—U—B1 BE1RE1UCE1=UccIB1=UCE1=UccIB1=IC1=

P1-IC1(Rc1—=0.02(mA)50+RE1)=12-1X(4+4)=4(V)第二級：IB2Ucc一UBEIB2Ucc一UBE212—0.8RB3+(1+P2)RE2 130+(1+50)x3=0.04(mA)I=PI=50X0.04=2(mA)c22B2=U—IR=12—2x3=6(V)cE2ccc2E2(2)微變等效電路如圖3.10所示。TOC\o"1-5"\h\z(3)求各級電路的電壓放大倍數4、4和總電壓放大倍數4。u1u2 u三極管V1的動態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x竺=1630(Q)be1 1I 1E1三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x型=960(Q)be2 2I 2E2第二級輸入電阻為：r=R//[r+(1+P)R]=130//[0.96+(1+50)x3]=70.5(kQ)i2B3be2 2E2；1；1=RC1〃L4〃70.5=3.8(kQ)R第二級等效負載電阻為：RL2=RE2〃RL=3〃1.5=1(kQ)第一級電壓放大倍數為：■4u1PR1L1r■4u1PR1L1rbe1 =—1161.63(1+P(1+P2)RL2(1+50)X1 =0.98■4u2r+(1+P)R' 0.96+(1+50)x1be2 2L2兩級總電壓放大倍數為：4=44=(—116)x0.98=114

uu1u2(4)后級采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)增強帶負載能力。3.3在如圖R=27kQ

E13.3在如圖R=27kQ

E1P1=P2=50。R=1MB1R=10kL求前、后級放大電路的靜態(tài)值。畫出微變等效電路。R'=82kQ,R'=43kQ,R=10kQ,R=8.2kQ

B1 B2 C2 E2求前、后級放大電路的靜態(tài)值。畫出微變等效電路。求各級電壓放大倍數4、4和總電壓放大倍數4。u1u2 u分析第一級放大電路是射極輸出器，第二級放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路。射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號源內阻壓降，減輕信號源的負擔。解(解(1)各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。第一級：IB1UCC-UBE1xR+(1+P)RB1 1E1IC1U=UIB1UCC-UBE1xR+(1+P)RB1 1E1IC1U=UCE1UCC一UBE124RB1+(1+P1)RE1 1000+(1+50)x27=P1IB1=50x0.01=0.5(mA)CC-IC1RE1=24—0.5x27=10.5(V)第二級：UB2RR B2—Rf+RB1-UCCB243 x24=8.3(V)82+43=0.01(mA)IC2xIE2U-U—B2 BE2-xR

E2U—B2RE283=1(mA)8.2IB2—=0.02(mA)50CE2CC-ICE2CC-IC2(RC2+RE2)=24-1X(10+8Z=>8(V)(2)微變等效電路如圖3.12所示。Q +rbe1u.R0i1B1 r5Q +rbe1u.R0i1B1 r5 Uo1RB1rb2B2第二級KIrbe2+oRC2PIb2圖3.12習題3.3解答用圖(3)求各級電路的電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。

u1u2 u

三極管v1的動態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)be1 1I 0.5E1三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：rbe2=300+(1+P)-26-=300+(1+50)x26=1630(Q)rbe22I 1E2=R=R1〃RB2〃鼠2=82//43//1-63=L27(kQ)ri2第一級等效負載電阻為：R=R//r=27//1.27=1.2(kQ)L1E1i2第二級等效負載電阻為：R'=R//R=10//10=5(kQ)L2C2L第一級電壓放大倍數為：■Au1第二級電壓放大倍數為：■Au1第二級電壓放大倍數為：(1+BJRL1鼠1+(1+Bi)R；ia+50)xl2 _0952.95+(1+50)x1.2 .PR'L~L2rPR'L~L2rbe2u1Au2=0.95x(T53.4)=-146求前、后級放大電路的靜態(tài)值。畫出微變等效電路。■Au2兩級總電壓放大倍數為：A=Au(4)前級采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號源內阻壓降，減輕信號源的負擔。如圖3.13所示是兩級放大電路，前級為場效應管放大電路，后級為晶體管放大電路。已知g=1.5mA/V,U=0.7V,。=80。m BE求各級電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。

u1u2 u

圖3.13習題3.4的圖分析本題電路為包含有場效應管和晶體管的混合型放大電路，兩級電路均采用分壓式偏置。由于場效應管具有很高的輸入電阻，對于高內阻信號源，只有采用場效應管才能有效地放大。解：(1)第一級：各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。U解：(1)第一級：各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。UGRG2RG1+RG2UDD―80—x24=7(V)200+80IDID6969=0.7(mA)10第二級：CE2UDS=UDDUB2IC2=UCC-I-ID第二級：CE2UDS=UDDUB2IC2=UCC-I-ID(RDRb2+R)=24-0.7x(10+10)=10(V)SRB1+RB2UCCUB2一UBE2RE1+RE2IB2C2(RC2+RE182一.一x24=4.8(V)33+8.24.8-0.7=1.2(mA)0.39+31.2——=0.015(mA)802+RE2)=24-1.2x(10+0.39+3)=7.9(V)(2)微變等效電路如圖3.14所示。(3)求各級電路的電壓放大倍數A、A和總電壓放大倍數A。u1u2 u三極管V2的動態(tài)輸入電阻為:r=300r=300+(1+p)be226IE2=300+(1+80)x型=2050(Q)1.2第二級輸入電阻為：r=R//R//[r+(1+p)R]=33//8.2//[2.05+(1+80)x0.39]=5.5(kQ)i2B1B2be2 E1第一級等效負載電阻為：R'=R//r=R'=R//r=10//5.5=3.55(kQ)L1Di2第二級等效負載電阻為：=RC//RL=10//10=5(kQ)Au1Au1=-gR'=-1.5x3.55=-5.3

mL1第二級電壓放大倍數為：■Au280x■Au280x5r+(1+p)Rbe2 E12.05+(1+80)x0.39=-11.9兩級總電壓放大倍數為：A=AA=(—5.3)x(—11.9)=63

uu1u2(4)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。r=R+R//R=1000+200//80=1057(kQ)iGG1G2r=R=10(kQ)

oC圖3.14圖3.14習題3.4解答用圖如圖3.15所示雙端輸入雙端輸出差動放大電路，U=12V，U=12V，CC EER=12kQ,R=12kQ,p=50,U=0V,輸入電壓u=9mV,u=3mV。C E BE i1 i2(1)計算放大電路的靜態(tài)值IB、IC及UC。(2)把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid。(3)求單端共模輸出u?和u,(共摸電壓放大倍數為Ax—庫)。oc1oc2 c2RE(4)求單端差模輸出uod1和uod2。(5)求單端總輸出uo1和uo2。(6)求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。分析本題是對雙端輸入雙端輸出差動放大電路進行靜態(tài)分析和動態(tài)分析。靜態(tài)分析時,由于電路對稱,計算一個管子的靜態(tài)值即可。由直流解(1)計算放大電路的靜態(tài)值IR、J及Uc。靜態(tài)時由于u=u=0,由直流BCC i1i2通路列KVL方程，得：BE+2BE+2IREEEE所以：U—U12—0IxI=-EE BE-= =0.5(mA)CE 2R 2x12EI=工==0.01(mA)Bp50U=U—IR=12—0.5x12=6(V)CCCCC+UEE圖3.15習題3.5的圖(2)把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid,為:u=—(u+u)=—x(9+3)=6(mV)ic 2 i1 i2 2u =-(u—u)=-x(9—3)=3(mV)id 2 i1 i2 2或：求單端共模輸出uoc1和uoc2。\o"CurrentDocument"A=A =Axc-c2 cu =u =Auoc- oc2 cic求單端差模輸出uodi和uod2。r

beR—C-2RE122x12=-0.5x6=-3(mV)=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)E.PRA=A=A=—C=d1d2drbe50x122.95uod1=Ad1uid1=-203.4x3=-610(mV)u=Au =-203.4x(-3)=610(mV)od2d2id2求單端總輸出uo1和uo2。u=u+u =-3+(-610)=-613(mV)o1oc1od1u=u+u =-3+610=607(mV)o2oc2od2求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。u=u-u=-3-(-3)=0(mV)ococ1oc2u=u -u =-610-610=-1220(mV)od od1 od2u=u-u=-613-607=-1220(mV)o o1 o2u=u+u=0+(-1220)=-1220(mV)oocod3.6如圖3.16所示為單端輸入單端輸出差動放大電路，UCC=15V,UEE=15V，Rc=10kQ，和差模電壓放大倍數A=dR=14.3kQ,pUEE=15V，Rc=10kQ，和差模電壓放大倍數A=dE BE CCuui圖3.16習題3.6的圖分析本題是對單端輸入單端輸出差動放大電路進行靜態(tài)分析和動態(tài)分析。由于差動放大電路的對稱性，信號從單端輸入時，管V1和V2的發(fā)射結上的電壓仍是差模信號只要R差動放大電路的對稱性，信號從單端輸入時，管V1和V2的發(fā)射結上的電壓仍是差模信號只要RE阻值足夠大，作用在兩個晶體即u=-u,

be1be2與雙端輸入時一樣，同樣具有電壓放大作用。解（1）計算靜態(tài)值IC、UC。靜態(tài)時uiU+21R=UBEEEEE=0,由直流通路列KVL方程，得:所以：-U 15-0.7EE BE-= =0.5(mA)2R 2x14.3EUC=UCC-IR=15-0.5x10=10(UC=UCCCC(2)計算差模電壓放大倍數Ad。r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)E1空C2rbeE1空C2rbe150x10Ad——x =-84.7Ad2 2.953.7OCL電路如圖3.17所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時集電極與發(fā)射極之間的電壓為UCC=2V,求電路可能的最大輸出功率。cES分析功率放大電路的輸出功率Po等于負載RL上的電壓有效值Uo與電流有效值Io的乘積，由于Io的乘積，由于I=Uo，所以:RLU2

—oRL可見，要使功率放大電路的輸出功率達到最大，就必須使負載RL上的電壓有效值Uo達到最大?！憬飧鶕﨣VL，負載RL上的電壓為：u=U—uoCCCE顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時uCE最小，為：u=UCECES這時負載RL上的電壓有效值這時負載RL上的電壓有效值Uo達到最大，為：UomU—U―CC CES所以，電路的最大輸出功率為：PomaxU2—omPomaxU2—omRL(U—U

CC CES2R

L)2=(12—2)2=6.25(W)2x83.8OTL電路如圖3.18所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時集電極與發(fā)射極之間的電壓為UCC=2V,求電路可能的最大輸出功率。CES分析OTL功率放大電路由單電源供電，且在工作過程中輸出電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變。解根據KVL,負載RL上的電壓為：u=Uu=U-uoCCCEU—CC2CE=UCESU—cc—u2CE顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時uCE最小，為:這時負載RL上的電壓有效值Uo達到最大，為:所以，電路的最大輸出功率為：U2*omomaxUomU—CC—U2CES所以，電路的最大輸出功率為：U2*omomaxUomU—CC—U2CES2CES12222R2x8=1(W)++UCCu工-o-UCC+圖3.18習題3.8的圖++UCCu工-o-UCC+圖3.18習題3.8的圖uo+UCC解由Af=HF得：1+AF=—AfA——=0.01A1001+AFAdA得：圖3.17習題3.7的圖3.9 一負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數A的相對誤差為土25%時，閉環(huán)放大倍數Af的相對誤差為100土1%，試計算開環(huán)放大倍數A及反饋系數F。土1%=0.01Ax(±25%)解得：A=25003.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數3.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數A=104,反饋系數F=0.0099,若A減求閉環(huán)放大倍數Af及其相對變化率。解反饋深度為：1+AF=1+104x0.0099=100閉環(huán)放大倍數為：Af1+AF104=100100閉環(huán)放大倍數的相對變化率為：dA1+AFA—x10%=0.1%1003.11指出如圖3.19所示各放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。+(a)uo+U+(a)uo+U分析在判別放大電路的反饋極性和類型之前，首先要判斷放大電路是否存在反饋。如果電路中存在既同輸入電路有關，又同輸出電路有關的元件或網絡，則電路存在反饋，否則不存在反饋。在運用瞬時極性法判別反饋極性時，注意晶體管的基極和發(fā)射極瞬時極性相同，而與集電極瞬時極性相反。解對圖3.19（a）所示電路，引入反饋的是電阻RE,為電流串聯負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（a）所示，設u為正，則明亦為正，凈輸入信號u=u-ui f beif與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號uf仍然存在（u=iR豐0），故為o f feE電流反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯方式疊加，故為串聯反饋。對圖3.19（b）所示電路，引入反饋的是電阻RE，為電壓串聯負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（b）所示，設u,為正，則明亦為正，凈輸入信號u=u-ui f beif與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號uf消失（u=u=0），故為電壓反o f fo饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯方式疊加，故為串聯反饋。+(a)uo+UCCCC圖3.20+(a)uo+UCCCC圖3.20習題3.11解答用圖CC為電壓并聯負反饋，理由如對圖3.19（c）所示電路，引入反饋的是電阻RB，為電壓并聯負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（c）所示，設ui為正，則ii為正，u為負，if為正，凈輸入信號i=i-i與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路是直接從bif輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號i；消失（i=0），故為o ff電壓反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在同一個輸入端，兩者以電流并聯方式疊加，故為并聯反饋。指出如圖3.21所示各放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。(a)(b)(a)(b)圖3.21習題3.12的圖分析本題電路由兩級運算放大器組成，反饋極性和類型的判別方法與晶體管放大電路的判別方法一樣，反饋極性運用瞬時極性法判別，電壓反饋和電流反饋的判別看反饋電路是否直接從輸出端引出，并聯反饋和串聯反饋的判別看反饋信號與輸入信號是否加在同一個輸入端。解對圖3.21（a）所示電路，引入反饋的是電阻R4，為電流串聯負反饋，理由如下：首先，如圖3.22（a）所示，設ui為正，則第一級運放的輸出為負，第二級運放的輸出為正，叫亦為正，凈輸入信號u=u-u與沒有反饋時相比減小了，故為負f dif反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號人仍然存在（u=iR豐0），故為電流反饋。此外，由于反饋o f fo4信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯方式疊加，故為串聯反饋。(a)(b)(a)(b)圖3.22習題3.12解答用圖對圖3.21（b）所示電路，引入反饋的是電阻RL，為電壓串聯負反饋，理由如下：首先，如圖3.22（b）所示，設ui為正，則第一級運放的輸出為負，第二級運放的輸出為正，叫亦為正，凈輸入信號u=u-u與沒有反饋時相比減小了，故為負反f dif饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路(即u=0)，o反饋信號叫消失(u=u=0)，故為電壓反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加f fo在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯方式疊加，故為串聯反饋。指出如圖3.23所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。CC+uoCC+uo圖3.23習題3.13的圖分析本題電路由兩級共發(fā)射極分壓式放大電路組成，其中每級電路存在的反饋稱為本級反饋；兩級之間存在的反饋稱為級間反饋。在既有本級反饋也有級間反饋的多級放大電路中，起主要作用的是級間反饋。解第一級引入反饋的是電阻RE1，為電流串聯負反饋，交流負反饋與直流負反饋同時存在。第二級引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯負反饋，并且只有直流負反饋。引入級間反饋的是電阻RE1和Rf，為電壓串聯負反饋，并且只有交流負反饋。指出如圖3.24所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。解第一級引入反饋的是電阻RE1，為電流串聯負反饋，并且只有直流負反饋。第二級引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯負反饋，交流負反饋與直流負反饋同時存在。引入級間反饋的是電阻RE2和Rf，為電流并聯負反饋，并且也是交流負反饋與直流負反饋同時存在。

為了增加運算放大器的輸出功率，通常在其后面加接互補對稱電路來作輸出級，如圖3.25(a)、(b)所示。分析圖中各電路負反饋的類型，并指出能穩(wěn)定輸出電壓還是輸出電流？輸入電阻、輸出電阻如何變化？+uo(b)+uo(b)圖3.25習題3.15的圖分析電壓負反饋使輸出電阻減小，故能穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋使輸出電阻增大，故能穩(wěn)定輸出電流。解如圖3.25(a)所示電路引入的是電壓并聯負反饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻和輸出電阻均減小。如圖3.25(b)所示電路引入的是電壓串聯負反饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻增大，輸出電阻減小。在如圖3.26所示的兩級放大電路中，試回答：(1)哪些是直流反饋？(2)哪些是交流反饋？并說明其反饋極性及類型。(3)如果Rf不接在V2的集電極，而是接在C2與RL之間，兩者有何不同？(4)如果Rf的另一端不是接在V1的發(fā)射極，而是接在V1的基極，有何不同？是否會變成正反饋？分析直流反饋是直流通路中存在的反饋，其作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流反饋是交流通路中存在的反饋，其作用是改善放大電路的動態(tài)性能。必須注意的是，在負反饋放大電路中，往往直流反饋和交流反饋同時存在。解（1）直流反饋有：由RE1和RE2分別構成第一級和第二級的電流串聯負反饋；由RE1和Rf構成級間的電壓串聯負反饋。（2）交流反饋有：由RE1構成第一級的電流串聯負反饋；由RE1和Rf構成級間的電壓串聯負反饋。（3）如果Rf接在C2與RL之間，則只產生級間的交流電壓串聯負反饋，不產生級間的直流電壓串聯負反饋。（4）如果Rf的另一端接在V1的基極，